DE202008002376U1

DE202008002376U1 - Wind turbine

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Publication number: DE202008002376U1
Application number: DE202008002376U
Authority: DE
Original assignee: DECHANT ERICH
Current assignee: DECHANT ERICH
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2018-02-21

Abstract

Windenergieanlage mit wenigstens einem Flettner-Rotor (12), dessen vertikale Drehachse auf einem Trägergestell angeordnet ist, das um eine weitere vertikale Achse (18) verdrehbar ist, gekennzeichnet durch
– wenigstens einen Darrieus-Rotor (10), dessen Drehachse mit der vertikalen Achse (18) wenigstens eines Trägergestells im wesentlichen zusammenfallt,
– einen zweiten Flettner-Rotor (12), der wie der erste Flettner-Rotor (12) außerhalb des Drehbereichs des Darrieus-Rotors (10) gering in Luv-Richtung versetzt, im wesentlichen, in Windrichtung gesehen, neben dem Darrieus-Rotor (10) angeordnet ist,
– Antriebsmittel, um die beiden Flettner-Rotoren (12) in jeweils eine Drehbewegung zu versetzen, durch die leeseitig der Flettner-Rotoren (12) die Windrichtung und Menge auf die jeweils den Bereich benachbart der Flettner-Rotoren (12) durchlaufenden Tragflächen des Darrieus-Rotors (10) gelenkt wird.Wind turbine with at least one Flettner rotor (12) whose vertical axis of rotation is arranged on a support frame, which is rotatable about a further vertical axis (18), characterized by
At least one Darrieus rotor (10) whose axis of rotation coincides substantially with the vertical axis (18) of at least one support frame,
A second Flettner rotor (12) which, like the first Flettner rotor (12) outside the range of rotation of the Darrieus rotor (10) slightly offset in the windward direction, seen substantially in the wind direction, next to the Darrieus rotor ( 10) is arranged,
- Drive means to put the two Flettner rotors (12) in each case a rotational movement, by the leeward side of the Flettner rotors (12), the wind direction and quantity to each of the area adjacent to the Flettner rotors (12) continuous wings of the Darrieus -Rotors (10) is steered.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit wenigstens einem Flettner-Rotor nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The The invention relates to a wind energy plant with at least one Flettner rotor according to the preamble of the main claim.

Neben den bereits jetzt vielfach aufgebauten, an Flugzeugpropeller erinnernden Windenergierotoren sind in der Technik eine Anzahl anderer, teilweise mit sehr interessanten technischen Eigenschaften bekannte Rotoren bekannt. Diese unterscheiden sich neben dem Wirkungsgrad ganz erheblich in ihrem optischen Eindruck, so daß sie u.U. schon allein wegen des gefälligeren Eindrucks an manchen Standorten größere Akzeptanz als bisherige Konzepte haben können.Next the already constructed many times, reminiscent of aircraft propellers Wind energy motors are in the art a number of others, in part Rotors known with very interesting technical characteristics known. These differ considerably in addition to the efficiency in their visual impression, so that they u.U. because of it alone the more pleasing Impression in some locations greater acceptance than previous ones Concepts.

Zu nennen sind dabei insbesondere der Flettner-Rotor, wie auch der Darrieus-Rotor. Der Flettner-Rotor, der bisher als Antrieb für Segelschiffe benutzt wurde, nutzt beim Vortrieb von Schiffen den Magnuseffekt und kann aufgrund der Eigendrehung eines vertikalen Zylinders die Luftströmung ganz wesentlich umlenken. Dies ist bisher nur als Segelersatz aber durchaus mit Erfolg eingesetzt worden.To are in particular the Flettner rotor, as well as the Darrieus rotor. The Flettner rotor, which used to be the drive for sailing ships was, uses the propulsion of ships Magnuseffekt and can due to the rotation of a vertical cylinder, the air flow completely to divert substantially. This is so far only as a sail replacement but quite been used successfully.

Der Darrieus-Rotor, wie er beispielsweise in dem US-Patent 1,835,081 A beschrieben wird, hat den Vorteil einer großen vertikalen Achse und eines größeren Bereiches, in dem er einströmenden Wind ausnutzen kann als dies beispielsweise durch die Kreisfläche eines herkömmlichen Propellerrotors möglich ist. Die Tragflächen des Darrieus-Rotors können dabei, wie im ursprünglichen US-Patent in 3 gebogen oder auch wie dort in 6 dargestellt, senkrecht mit jeweils im oberen oder unteren Bereich tragenden Horizontalscheiben ausgestaltet sein.The Darrieus rotor, as in the example U.S. Patent 1,835,081A has the advantage of a large vertical axis and a larger area in which it can exploit incoming wind than is possible, for example, by the circular area of a conventional propeller rotor. The wings of the Darrieus rotor can, as in the original US patent in 3 bent or even like in there 6 represented, be configured vertically with each carrying in the upper or lower region horizontal discs.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Windenergieanlage zu schaffen, die die Nachteile des üblichen Propellerprinzips vermeidet und in ihrer Effizienz gegenüber einem herkömmlichen Darrieus-Rotor gesteigert ist.The Invention has set itself the task of a wind turbine to create that avoids the disadvantages of the usual propeller principle and in terms of their efficiency a conventional one Darrieus rotor is increased.

Ein weiterer Vorteil ist, dass durch Anordnung der Generatoren im Bereich des Bodens statt auf einem hohen Turm die Wartungsmöglichkeiten einer derartigen Windenergieanlage erheblich verbessert sind und weniger Aufwand bei Turmkonstruktionen nötig ist.One Another advantage is that by arranging the generators in the area of the ground instead of on a high tower the maintenance possibilities Such a wind turbine are significantly improved and less effort is required in tower constructions.

Erfindungsgemäß wird die verbesserte Windenergieanlage sich mit wenigstens einem Darrieus-Rotor versehen, dessen Drehachse vertikal mit der eines Trägergestells im Wesentlichen zusammenfällt, wobei zwei Flettner-Rotoren außerhalb des Drehbereichs des Darrieus-Rotors jeweils gering in Luvrichtung versetzt im Wesentlichen neben dem Darrieus-Rotor angeordnet sind.According to the invention improved wind turbine with at least one Darrieus rotor provided, whose axis of rotation vertically with that of a support frame essentially coincides with two Flettner rotors outside the turning range of the Darrieus rotor each low in the windward direction offset substantially disposed adjacent to the Darrieus rotor.

Anders als beispielsweise in der WO 2007/076825 , bei der die Flettner-Rotoren als Darrieus-Rotortragflächen dienen, wird also durch die erfindungsgemäße Vorsehung zweier Flettner-Rotoren, die in Windrichtung einstellbar sind, d.h. dass sie zwar auf einer drehbaren Plattform angeordnet sind, sich jedoch im Betrieb lediglich um sich selbst drehen und nur bei einer Änderung der Windrichtung dem Wind jeweils so gegenangestellt werden, dass sie durch ihre gegensinnige Eigendrehung den Wind auf ihrer Leeseite zusätzlich auf den Darrieus-Rotor lenken.Unlike, for example, in the WO 2007/076825 , in which the Flettner rotors serve as Darrieus rotor wings, so by the provision according to the invention of two Flettner rotors, which are adjustable in the wind direction, ie that they are indeed arranged on a rotatable platform, but in operation only to turn itself and only with a change in the wind direction of the wind are each juxtaposed that they direct the wind on their leeward side on the Darrieus rotor by their opposite sense of rotation.

Durch eine entsprechend mit Vertikalrillen oder auch mit golfballähnlichen Vertiefungen profilierte Oberfläche lässt sich der Effekt der Windlenkung durch die Flett ner-Rotoren deutlich vergrößern, so dass auf die eigentlichen energieerzeugenden Tragflächen des Darrieus-Rotors eine deutlich größere Windmenge auftrifft, als dies durch seine rein geometrischen Abmessungen möglich wäre.By a corresponding with vertical grooves or golfball-like Depressions profiled surface let yourself significantly increase the effect of the wind deflection by the Flett ner rotors, so that on the actual power-generating wings of the Darrieus rotor one significantly larger amount of wind impinges, as this would be possible by its purely geometric dimensions.

Gleichzeitig lässt sich der nutzbare Bereich der Windgeschwindigkeiten, in denen der Darrieus-Rotor betrieben werden kann, durch den Einsatz der Flettner-Rotoren günstig beeinflusst. Sollte einmal zuviel Wind sein, was bei herkömmlichen Windenergieanlagen zur Abschaltung führt, können die Flettner-Rotoren auch in entgegenlaufender Richtung zur Verminderung des auf den Darrieus-Rotor wirkenden Winds betrieben werden, was sich günstig auf die Gesamt-Energieproduktionszeit auswirkt.simultaneously let yourself the usable range of wind speeds in which the Darrieus rotor can be operated, favorably influenced by the use of Flettner rotors. Should be too much wind, what with conventional wind turbines leads to shutdown, can they Flettner rotors also in the opposite direction to the reduction of the wind acting on the Darrieus rotor, which is what favorable affects the overall energy production time.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference to attached Drawings. Showing:

1 eine Anordnung, bei der der Wind – wie durch Pfeile angedeutet – auf ein in Draufsicht von oben dargestelltes mit drei Darrieus-Tragflächen versehenes Trägerwerk betrifft, das an zwei cirka um einen Winkel von 10° aus der ,rechtwinklig zum Wind'-Stellung nach Luv angestellten Trägergestell zwei Flettner-Rotoren aufweist, die gerade außerhalb des Umlaufradius der Darrieus-Umlaufflächen angeordnet sind und die den auf sie treffenden Wind an ihrer Leeseite zusätzlich auf die Darrieus-Tragflächen lenken. 1 an arrangement in which the wind - as indicated by arrows - refers to a in top view from above provided with three Darrieus wings carrier, which at two approximately at an angle of 10 ° from the, perpendicular to the wind 'position after windward staffed carrier frame has two Flettner rotors, which are located just outside the radius of rotation of the Darrieus-revolving surfaces and which additionally direct the wind impinging on their leeward on the Darrieus wings.

2 zeigt eine entsprechende Anordnung, bei der mit zwei Darrieus-Rotoren und zwei außen angesetzten Flettner-Rotoren der Vorteil eines Flettner-Rotors jeweils einem Darrieus-Rotor zugute kommt. 2 shows a corresponding arrangement in which benefits with two Darrieus rotors and two externally attached Flettner rotors the advantage of a Flettner rotor each a Darrieus rotor.

In der 1 sind die Flettner-Rotoren mit Bezugszeichen 12 bezeichnet und die Flächen des Darrieus-Rotors sind mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Windrichtung ist durch Pfeile W angeordnet, die leeseitig der Flettner-Rotoren in gelenkt verlaufende Windpfeile W' umgelenkt sind. Der Nachteil der Darrieus-Rotoren bisher innewohnt, dass nämlich nur auf der Hälfte ihres Umlaufes Tragflächen aktiv Energie produzieren, lässt sich so verringern und insgesamt eine größere Windmenge auf die Darrieus-Rotoren 10 lenken.In the 1 are the Flettner rotors with reference numerals 12 are designated and the surfaces of the Darrieus rotor are denoted by reference numerals 10 Marked net. The wind direction is arranged by arrows W, the leeward of the Flettner rotors are deflected into guided wind arrows W '. The disadvantage of the Darrieus rotors inherent so far, namely that only half of their circulation wings actively produce energy can thus be reduced and a total of a larger amount of wind on the Darrieus rotors 10 to steer.

Die vertikalen Drehachsen der Darrieus-Rotoren 10 sind mit Bezugszeichen 14 in den 1 und 2 verdeutlicht. In der 1 fällt die Drehachse zur Nachstellung der Stellung der Flettner-Rotoren 12 mit der Achse des Darrieus-Rotors 10 zusammen. Mit Bezugszeichen 16 ist eine – nicht in allen Versionen nötige – Windnachführfahne gekennzeichnet.The vertical axes of rotation of the Darrieus rotors 10 are with reference numerals 14 in the 1 and 2 clarified. In the 1 If the axis of rotation falls, the position of the Flettner rotors is reset 12 with the axis of the Darrieus rotor 10 together. With reference number 16 is a - not necessary in all versions - Windnachführfahne marked.

In der 2 ist eine weitere von der Drehachse der Darrieus-Rotoren 10 getrennte Drehachse 18 zur Verdrehung der Gesamtvorrichtung in Richtung auf den eintreffenden Wind vorgesehen.In the 2 Another is the rotation axis of the Darrieus rotors 10 separate axis of rotation 18 provided for rotating the entire device in the direction of the incoming wind.

Die erfindungsgemäße Windenergieanlage weist also zwei oder mehr Flettner-Rotoren 12 auf, deren vertikale Drehachse auf einem Trägergestell angeordnet ist, das um eine weitere vertikale Achse verdrehbar ist, wobei wenigstens ein Darrieus-Rotor 12, dessen Drehachse mit der vertikalen Achse wenigstens eines Trägergestells im wesentlichen zusammenfällt, und je ein Flettner-Rotor 12, der wie der erste Flettner-Rotor 12 außerhalb des Drehbereichs des Darrieus-Rotors 10 geringfügig in Luv-Richtung versetzt, im wesentlichen, in Windrichtung gesehen, neben dem Darrieus-Rotor 12 angeordnet sind, so daß Antriebsmittel zum Versetzen der Flettner-Rotoren in jeweils eine Drehbewegung diese darart drehen, dass leeseitig der Flettner-Rotoren 10 die Windrichtung und Menge auf die jeweils den Bereich benachbart der Flettner-Rotoren 10 durchlaufenden Tragflächen des Darrieus-Rotors 12 im Normalbetrieb verstärkt ist.The wind turbine according to the invention thus has two or more Flettner rotors 12 on, whose vertical axis of rotation is arranged on a support frame which is rotatable about a further vertical axis, wherein at least one Darrieus rotor 12 whose axis of rotation substantially coincides with the vertical axis of at least one support frame, and one Flettner rotor each 12 , like the first Flettner rotor 12 outside the range of rotation of the Darrieus rotor 10 slightly offset in the windward direction, seen essentially, in the wind direction, next to the Darrieus rotor 12 are arranged so that drive means for displacing the Flettner rotors in each case a rotary movement turn this darart that leeseitig the Flettner rotors 10 the wind direction and quantity on each of the area adjacent to the Flettner rotors 10 continuous wings of the Darrieus rotor 12 is amplified in normal operation.

Die Windenergieanlage kann auch mehrere Darrieus-Rotoren 12 aufweisen, und kann eine Windfahne 16, – ggf. elektronisch nur als Windsensor ausgebildet – aufweisen, wobei die Flettnerrotoren 12 symmetrisch zur Windrichtung an einem sternförmigen oberen Halteelement (1) und unten an dem Trägergestell befestigt sind, und wobei das Trägergestell sich durch ein an einem dritten leeseitigen Arm 20 des Halteelements befestigten Windfahne 16 in den Wind drehen läßt, d.h. in eine Stellung, in der beide Flettner-Rotoren 12 leicht Luv zu der Drehachse des Darrieus-Rotors 10 neben diesem verdrehen.The wind turbine can also use several Darrieus rotors 12 and can be a wind vane 16 , - If necessary, electronically designed only as a wind sensor - have, with the Flettnerrotoren 12 symmetrical to the wind direction on a star-shaped upper holding element ( 1 ) and are secured to the bottom of the support frame, and wherein the support frame by a lever on a third leeseitigen 20 the retaining element attached wind vane 16 can turn into the wind, ie in a position in which both Flettner rotors 12 slightly windward to the axis of rotation of the Darrieus rotor 10 twisting next to this.

Claims

Wind energy plant with at least one Flettner rotor ( 12 ), whose vertical axis of rotation is arranged on a support frame, which is about a further vertical axis ( 18 ) is rotatable, characterized by - at least one Darrieus rotor ( 10 ), whose axis of rotation with the vertical axis ( 18 ) at least one support frame substantially coincides, - a second Flettner rotor ( 12 ), which like the first Flettner rotor ( 12 ) outside the range of rotation of the Darrieus rotor ( 10 ) slightly offset in the windward direction, seen substantially, in the wind direction, next to the Darrieus rotor ( 10 ), - drive means around the two Flettner rotors ( 12 ) in each case a rotational movement, by the leeward of the Flettner rotors ( 12 ) the wind direction and quantity on each of the area adjacent to the Flettner rotors ( 12 ) continuous wings of the Darrieus rotor ( 10 ) is directed.

Wind energy plant according to claim 1, characterized in that the Flettner rotors are mounted symmetrically to the wind direction on a star-shaped upper holding element and at the bottom of the support frame, wherein the support frame by a on a third, leeward arm ( 20 ) of the retaining element attached wind vanes ( 16 ) turns into the wind.